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采用一步法可控合成雜原子摻雜分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。這對(duì)于結(jié)構(gòu)-工程化石墨烯材料作為高性能電極用于能源及先進(jìn)領(lǐng)域尤其重要。這里提出了一種簡(jiǎn)便且通用的方法，即大氣環(huán)境下使用高重復(fù)頻率皮秒激光技術(shù)制備了可圖案化氮摻雜分級(jí)多孔的氧化石墨烯。激光誘導(dǎo)的氮摻雜石墨烯（LING）實(shí)現(xiàn)的最大面積電容達(dá)60.7 mF/cm2，該性能是未摻雜多孔石墨烯的3倍。在電流密度為10 mA/cm2時(shí)進(jìn)行循環(huán)穩(wěn)定性測(cè)試，經(jīng)過(guò)25,000次恒電流充放電后，電容值仍能保持初始值的98.7％。重要的是，所制備的LING電極材料具有高的能量和功率密度，這可歸因于分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)與氮摻雜以及缺陷工程三者間的協(xié)同效應(yīng)。這里所提出的激光誘導(dǎo)一步合成LING也可應(yīng)用于其他雜原子摻雜分級(jí)多孔石墨烯基電極，進(jìn)而用于高性能電化學(xué)能源存儲(chǔ)。

Figure 1.（a）通過(guò)激光誘導(dǎo)合成LING材料的原理示意圖，（b）LING電極粘結(jié)在柔性PET基底上的光學(xué)照片，（c）LING薄膜的橫截面SEM圖，呈現(xiàn)了一個(gè)多孔的三維結(jié)構(gòu)，（d）LING納米片衍生于GO/尿素混合物，在激光照射下有更大的晶面間距。

                              Figure 2. LING-0.2W的（a）LSCM和（b-c）SEM圖， LING-0.4W的（d）LSCM和（e-f）SEM圖，LING-0.6W的（g）LSCM和（h-i）SEM圖。 

Figure 3. （a）GO和GO/尿素薄膜的Raman譜，（b）LING-0.2W和LING-0.2W薄膜的Raman譜，（c）LING-0.4W和LING-0.6W薄膜的Raman譜，（d）LING薄膜在不同掃描速度下的Raman譜，（e-f）LING薄膜在不同掃描速度下的ID/IG 比例, I2D/IG 比例和FWHM值， LING-0.2W薄膜的（g）TEM和（h）HRTEM圖，（i）圖h中標(biāo)識(shí)的區(qū)域的FFT圖。

Figure 4. LIG-0.2W和LING-0.2W電極在0.1 M Na2SO4溶液中的電化學(xué)性能表征。（a）CV曲線，（b）GCD曲線，（c）不同電極的比電容值比較，（d）電化學(xué)阻抗譜比較。

Figure 5.（a）LING-0.2W電極在不同掃速下的CV曲線，（b）不同電流密度下的GCD曲線按，（c）在10 mA/cm2電流密度下進(jìn)行循環(huán)穩(wěn)定性評(píng)估，（d-e）LIG-0.2W和LING-0.2W電極，以及先前報(bào)道的儲(chǔ)能裝置的Ragone曲線比較，顯示了能量密度與功率密度。

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該研究工作由西安交通大學(xué)Kedian Wang課題組于2019年發(fā)表在Carbon期刊上。原文：Laser-induced nitrogen-doped hierarchically porous graphene for advanced electrochemical energy storage（https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.05.037）